Reconstruction of Planar Fuel Concentration Measurements in a Diesel Spray from Line-Of-Sight Diffuse Back Illumination Imaging.

Abstract

El tema principal de esta tesis es evaluar el uso de transformada inversa de Abel para reconstruir la concentración planar de combustible de un espray diésel utilizando imágenes de retroiluminación difusa de línea de visión. La transformada inversa de Abel permite reconstruir la función de emisión radial a partir de imágenes de línea de visión con un solo ángulo de visión, que es una limitación común para los diagnósticos de imágenes aplicados a experimentos en entornos de alta presión y temperatura. La técnica permite la validación cruzada de datos tomados de técnicas de imágenes tanto planas como de línea de visión. Esta tesis evalúa las sensibilidades de la transformada inversa de Abel al ruido, fluctuaciones turbulentas y asimetrías en los datos y define una metodología para la reconstrucción precisa del campo plano. La metodología desarrollada se aplica para validar la precisión de un nuevo diagnóstico óptico para las mediciones de concentración de combustible en un espray diésel, este nuevo diagnóstico es conocido como retroiluminación difusa por luz visible y ultravioleta (UV-Vis DBI). En última instancia, los campos planos de concentración de combustible se reconstruyen a partir de las mediciones de UV-Vis DBI y se validan cuantitativamente con las mediciones de concentración planar de combustible por el método de dispersión de Rayleigh en condiciones experimentales coincidentes.

The main topic of this thesis is to evaluate the use of Abel inversion methods to reconstruct the planar fuel concentration field of a diesel spray using line-of-sight diffuse back-illumination imaging. The Abel transform enables reconstruction of planar data from line-of-sight imaging with just one viewing angle, which is a common limitation for imaging diagnostics applied to experiments under high-pressure and temperature environments. The technique enables cross-validation of data taken from both planar and line-of-sight imaging techniques. This thesis evaluates the sensitivities of the Abel inversion to noise, turbulent fluctuations and asymmetries in data sets and defines a methodology for accurate reconstruction of the planar field. The methodology developed is applied to validate the accuracy of a new optical diagnostic for fuel concentration measurements in a diesel spray known as Ultraviolet-Visible Diffuse Back-Illumination (UV-Vis DBI) imaging. Ultimately, planar fields of fuel concentration are reconstructed from the UV-Vis DBI measurements and are quantitatively validated against existing planar Rayleigh measurements of fuel concentration at matching experimental conditions.